Карантин дома. Обеззараживаем воздух УФ-рециркулятором
У нас было двое взрослых, двое сопливых детей, закрытые города, неизвестная пневмония, пожилые родители в группе риска, отличный темп распространения коронавируса, дефицит лекарств, а так же платные бригады «скорой», коллапс медицины на юге страны и один УФ-рециркулятор в запасе. Не то чтобы это были необходимые условия для полноценного домашнего карантина, но если эпидемия накрыла с головой, становится трудно остановиться. Единственное, что вызывало у меня опасение — это ультрафиолет. Ничто в мире не бывает более суровым, бескомпромиссным и порочным, чем хорошая доза 253,7 нм. Я знал, что рано или поздно мы перейдем и эту черту.
(классика)
Возможно вы уже видели эту статью пару дней назад, но тогда прилетело НЛО и её пришлось вернусь в черновики для дополнений и исправлений. Прошу прощения за это и постараюсь впредь такие рокировки не делать.
Если же подойти к теме чуть серьёзнее, то вопрос обеззараживания воздуха возник в нашей семье намного раньше. В целом, маленькие дети более склонны к простудам и прочим ОРВИ, а когда детей несколько — шанс что один заразит другого приближается к единице. Ну и мы с супругой иногда получали свою дозу вирусных частиц, подтирая детские сопли и сбивая ночами температуру. Не всегда, конечно, заболевали, но бывало (не знаю, насколько это норма, или это нам так не везло…). Но дети немного подросли, да и вопрос с нормальной вентиляцией в квартире был успешно решён, так что проблема организации правильного карантина стала не так актуальна… до недавнего момента, когда вторая волна коронавируса (а может и запоздалая первая) накрыла Казахстан во всю мощь…
И вот в этот самый момент мы решили включить паранойю немного подстраховаться и подготовиться к возможному домашнему карантину. И дело уже не столько в детях, сколько в нас самих и наших родителях. Т.к. в случае чего — полагаться на помощь государства крайне наивно, а слечь всей семьёй — это реальная перспектива, учитывая опыт друзей и родственников…
И если с запасом лекарств и туалетной бумаги здравого смысла всё было более-менее понятно, то вопрос обеззараживания воздуха оставался открытым.
Стерилизуй это!
Теория обеззараживания УФ-излучением была хорошо расписана в недавней статье, так что я постараюсь не повторяться, а только пройдусь «по верхам» для понимания общей картины.
Собственно, главный вопрос жизни и смерти микроорганизмов хорошо отражает вот этот маленький график:
Смертность под воздействием УФ-излучения определённой длины волны для бактерий в целом (синий) и отдельно для кишечной палочки (красный). [Osram]
Да, подобные «лучи добра» можно смело посылать нашим одноклеточным товарищам — они точно оценят. Впрочем, жёсткий УФ крайне опасен для всего живого, так что при работе с ним берегите свою кожу, глаза, домашних животных и предметы — в случае чего, мало никому не покажется!
Кстати, всякие чудовища УФ тоже не любят — мне почему-то этот фильм из детства вспомнился:
Следующий момент, который нужно отметить — все бактерии, грибки и вирусы имеют разную устойчивость к УФ-излучению. Поэтому важно определиться с понятием экспозиции или получаемой дозы облучения. Если совсем кратко, бактерицидная доза — это отношение энергии бактерицидного излучения к площади облучаемой поверхности (или объему облучаемой среды). Т.е. чем сильнее «жарим» и чем на меньшую площадь это излучение попадает — тем быстрее обнулится целевое микробное сообщество.
Если говорить о стерилизации воздуха, то для разных типов (медицинских) помещений существуют нормируемые уровни бактерицидной эффективности:
Таблица из этого замечательного документа. Там же — подробная методика расчёта и таблица устойчивости разных видов микроорганизмов.
В качестве тест-организма там использовался золотистый стафилококк, но вирусы гриппа (… и коронавирусы?…) имеют даже более низкую устойчивость. Из таблицы видно, что для жилых помещений вполне можно ориентироваться на III-IV категорию, т.е. требуемая бактерицидная доза — 167 Дж/м3 для стафилококка или 144 Дж/м3 — для вируса гриппа. Пока что запомним эту цифру, далее мы к ней вернёмся. Для желающих ещё больше углубиться в расчёты, есть американские данные с лампами фиксированной мощности.
Ближе к делу!
Итак, теорию пока что оставим и перейдём к практике. Задача проста — максимально обеззараживать воздух в изолированном помещении (комнате), где может находиться крайне заразный человек с Ковидом (или любым другим заболеванием, передающимся воздушно-капельным путём). Прибор должен быть безопасен для людей, животных и предметов, а так же работать в режиме 24/7 (т.е. всякие «кварцевые» облучатели отпадают).
Различные варианты УФ-рециркуляторов. Сотни их!
Поизучав рынок, обнаружил подходящее устройство в фирме где я пару лет назад брал комнатные рекуператоры. Т.к. мой опыт взаимодействия с ними был положительным, решил эту штуку и попробовать: 
Вот такой прибор, принцип работы довольно прост. У меня версия на 60 м3/ч, есть ещё на 120 м3/ч — там ещё +2 лампы и +1 вентилятор
Устанавливать его можно в любом положении, хоть на передвижной тележке (прям мечта ковид-параноика — возить с собой собственный обеззараживатель воздуха…).
Внутри — много полированной нержавейки. Это важно, т.к. отражающая способность покрытий влияет на бактерицидную эффективность рециркулятора (больше внутренних отражений — более полно используется доступное УФ-излучение):
Не идеальное зеркало, конечно, но очень хорошо. Маленький Инженер оценил.
Минус такой хорошей полировки — остаточное излучение немного просачивается наружу. Не сильно, но всё же снимать решётку-дефлектор и заглядывать внутрь не стОит:
При работе шумит. Хорошо слышно вентилятор, хоть он и висит на резиновых втулках. Производитель заявляет менее 45 дБа, для кого-то это будет много. Но, думаю, что в случае реальной необходимости, шум будет меньшим злом. Хотя — кому как…
Доверяй, но проверяй!
До силовой части я добраться не смог, вся внутренняя часть прибора — это цельный лист металла, хитро подрезанный и согнутый как картонная коробка. Ну и скреплено всё заклепками. Но всё же выяснил, что силовая часть — электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) здесь используется NB-ETL от Навигатора, вот такой: 
Вентилятор, насколько я смог выяснить, в приборе используется вроде SUNON MA2082HVL
Всё же решил проверить его фактическую производительность. Правда сам вентилятор находится сразу за решёткой дефлектора, и создаёт сильно турбулентный поток: 
Поэтому для более-менее корректных измерений пришлось сколхозить воздуховод для выравнивания потока (чтобы сделать его ламинарным): 
Замер проводился на расстоянии 1,5 м от вентилятора.
Итого, намеряно чуть менее 40 м3/ч. Меньше чем заявлено, что довольно странно. Учитывая характеристики вента, фактическая производительность должна быть в районе 50–60 м3/ч.
В общем — нужно было мне выбирать версию на 120 м3/ч, тем более, что по цене она не сильно дороже. Ну да ладно, этой производительности для моих задач тоже должно хватать.
С лампами всё проще — используются 2 либо 4 штуки HNS 15 W G13 OFR от фирмы Osram. Версия OFR — это безозоновые лампы, что является правильным выбором для рециркулятора (озон токсичен, хоть и повышает обеззараживающий эффект). БОльшая часть излучения ламп приходится на ~254 нм:
Спектральное распределение мощности безозоновых ламп [Osram]
Заявленный срок службы — 9000 часов. Только важно учитывать, что все УФ-лампы со временем деградируют, причём заметно. Этот момент важно учитывать в расчёте бактерицидной эффективности рециркулятора или излучателя. Что мы и сделаем ниже.
Пример скорости деградации безозоновой лампы на 55 Вт. Для используемой в приборе 15 Вт лампы я не нашёл такой график, но данные указаны такие: спад бактерицидного потока на 12% после 5000 часов и на 20% — после 8000 часов.
И наконец, мы подошли к самому интересному — давайте посчитаем, какая у данного рециркулятора бактерицидная эффективность, т.е. справится ли он вообще со своей задачей. Для этого обратимся всё к той же отличной методичке и посмотрим базовую формулу для расчёта.
Здесь всё просто, за исключением пары моментов:
- Коэффициент использования бактерицидного потока. В методичке он выбирается 0.4 для закрытых рециркуляторов. И вот на это как раз влияет отражающая способность внутренних поверхностей прибора. Я не знаю, нужно ли его менять для полированной нержавейки, поэтому оставим также.
- Коэффициент запаса. В базовой формуле его нет, но для конкретных приборов он применяется. Обычно берётся 1.5, хотя с ним ещё сложнее, т.к. на него влияют: степень деградации ламп, напряжение сети, температура и влажность воздуха, пыль.
Итого, с двумя лампами по 4,9 Вт бактерицидного потока и замеренной производительностью 39 м3/ч, я начитал 241 Дж/м3. Даже если фактическая производительность будет в районе 60 м3/ч, то всё равно имеем 157 Дж/м3, что больше необходимых нам 144 Дж/м3 и достаточно для 95% обеззараживание воздуха. При свежих лампах и нормальном напряжении в сети, (коэффициент запаса минимален или отсутствует) можно рассчитывать на 99% обеззараживание.
Слабоумие и отвага!
Ладно, прибор работает, но нам ведь хочется бОльшегО! Что ещё можно придумать, если под рукой есть мощные УФ-лампы в удобном корпусе?…
Ну, во-первых, можно сделать УФ-прожектор. Задняя стенка корпуса полностью снимается (откручиваем 6 болтов), рециркулятор ставится на подставку и направляется в нужную сторону. Вполне себе замена «кварцевой» лампе для обеззараживания помещения (только пожалуйста, включайте его через удлинитель…)
Во-вторых, внутри есть достаточно места, чтобы разместить средних размеров смартфон и стерилизовать его поверхность (лучше без чехла!):
1. Зашли домой
2. Положили смартфон в рециркулятор и прикрыли крышку
3. Пошли мыть руки
4. ???
5. PROFIT!
На этом моя фантазия закончилась, так что если у вас есть мысли как ещё использовать такое устройства дома — прошу поделиться в комментариях.
Выводы
В упомянутой статье об УФ-дезинфекции, автор делает вывод о бесполезности закрытых рециркуляторов. Мои выводы иные: при небольшом помещении (комната 12–15 м2) производительности подобного рециркулятора хватает для постоянного обеззараживания воздуха, даже с работающей вентиляцией (однократная замена воздуха в помещении каждый час).
Главной вопрос, который может возникнуть —, а надо ли оно вообще? Насколько подобный прибор снизит риск заражения ковидом (или чем-то иным, воздушно-капельным) в комнате с заражённым человеком? Думаю, если вам чихнут в лицо — то уже будет поздно пить боржоми мыть руки с мылом, да и контактный метод заражения через фомиты никто не отменял.
Однако при непродолжительных контактах (принести лекарства, измерить температуру и т.д.) очищенный воздух должен ощутимо снижать шансы случайного заражения. Да и мелкие неплотности в респираторе или очках уже не будут нести такую опасность.
Естественно, наличие в комнате УФ-рециркулятора (как и ношение маски) не является абсолютной защитой от вирусов, так что расслабляться не стоит. Но как часть комплексного подхода к защите и карантину — это вполне оправданное решение, которое может снизить риски заражения контактирующих людей.
Ну и в заключение — небольшой опрос. Насколько эта тема актуальна для вашей страны/города (или это нам в Казахстане так не повезло и теперь приходится быть начеку).
